Grundlagen des Kohlekraftwerks: Der Generator

Als ich ein Kind war, erinnere ich mich, wie cool es war, einen Scheinwerfer an meinem Fahrrad zu haben. Im Gegensatz zu den Scheinwerfern der anderen Kinder funktionierte meine nicht mit Taschenlampenbatterien. Die Kraft kam von einem kleinen Apparat mit einem kleinen Rad, das am Vorderreifen montiert war. Während ich in die Pedale trat, drehte sich durch das Durchdrehen des Reifens das kleine Rad, und voila, die Scheinwerferlampe ging an. Ich wusste nicht, dass dieses Gerät eine einfache Form eines elektrischen Generators war, und wusste natürlich nicht, dass ein ähnliches Gerät, wenn auch in viel größerem Maßstab, in einem nahe gelegenen Kraftwerk verwendet wurde, um Strom zu mir nach Hause zu schicken. .

In den letzten Wochen haben wir gelernt, wie ein Kohlekraftwerk die in Kohle gespeicherte chemische Energie in Wärmeenergie und dann in mechanische Energie umwandelt, die es der Welle einer Dampfturbine ermöglicht, sich zu drehen. Wir werden jetzt unsere Aufmerksamkeit auf den elektrischen Generator richten. Es ist für die Durchführung des letzten Schritts im Energieumwandlungsprozess verantwortlich, dh es wandelt die mechanische Energie der Dampfturbine in das gewünschte Endprodukt um, elektrische Energie für unseren Gebrauch. Es ist der Höhepunkt der Energiereise durch das Kraftwerk, der Prozess, bei dem die in einem Stück Kohle enthaltene Energie in Elektrizität umgewandelt wird.

Um zu zeigen, wie dieser endgültige Energieumwandlungsprozess funktioniert, sehen wir uns Abbildung 1 an, eine vereinfachte Darstellung eines elektrischen Generators.

Abbildung 1 – Ein grundlegender elektrischer Generator

Sie werden feststellen, dass der Generator in unserer Abbildung eine Welle mit einer daran befestigten Drahtschlaufe hat. Wenn sich die Welle dreht, dreht sich auch die Schlaufe. Der Schaft und die Drahtschlaufe befinden sich zwischen dem Nordpol (N) und dem Südpol (S) eines Hufeisenmagneten. Es ist ein Permanentmagnet, daher hat es immer unsichtbare Magnetflusslinien, die sich zwischen seinen beiden Polen bewegen. Diese magnetischen Flusslinien sind vom gleichen Typ wie die von Kindermagneten erzeugten, wenn sie spielen und beobachten, wie die Büroklammern auf den Magneten springen. Die Eigenschaften von Magneten sind selbst von den Erwachsenen, die jeden Tag mit ihnen arbeiten, nicht vollständig verstanden. Und was könnte mysteriöser sein als die Tatsache, dass, wenn sich die Welle und die Schleife des Drahtes durch die Magnetflusslinien im Generator drehen, ein elektrischer Strom in der Schleife des Drahtes erzeugt wird.

Jetzt nützt dieser Strom, der durch den rotierenden Drahtkreis fließt, nichts, wenn wir ihn nicht aus dem Generator herausleiten können. Die Drahtschlaufe dreht sich kräftig, sodass Sie die Schleifenenden nicht direkt mit stationären Drähten verbinden können. Eine besondere Behandlung ist erforderlich. Jedes Ende der Schleife ist mit einem Schleifring verbunden. Ein Teil, der als “Bürste” bezeichnet wird, drückt gegen jeden Schleifring, um elektrischen Kontakt herzustellen. Elektrischer Strom fließt dann von der Schleife durch die rotierenden Schleifringe, durch die Bürsten und auf die stationären Drähte. Wenn zum Beispiel eine Glühbirne an das andere Ende der stationären Drähte angeschlossen ist, vervollständigt dies einen Stromkreis, durch den Strom fließen kann. Die Lampe leuchtet, solange sich die Generatorwelle weiter dreht und die Drahtschleife weiterhin durch die Magnetflusslinien des Magneten verläuft.

Wir sehen also, dass der Schlüssel zum gesamten Energieumwandlungsprozess darin besteht, sich zwischen den magnetischen Flusslinien und einer Drahtschleife zu bewegen. Solange diese Bewegung stattfindet, fließt Strom. Dieses Grundprinzip ist das gleiche in einem Kohlekraftwerk, aber der elektrische Generator ist in Aufbau und Betrieb viel komplizierter als hier gezeigt. Mich Grundlagen des Kohlekraftwerks Das Seminar geht viel detaillierter auf diesen und andere Aspekte der Stromerzeugung ein, aber was ich oben mit Ihnen geteilt habe, gibt Ihnen ein grundlegendes Verständnis dafür, wie sie funktionieren.

Damit ist unser Tagebuch mit Kohle durch das Kraftwerk abgeschlossen. Wie Sie sich vielleicht erinnern, enthält diese Blog-Reihe eine vereinfachte Version des komplexen Materials, das auf meinen Lehrseminaren vorgestellt wurde. Nächste Woche werden wir uns trennen und sehen, warum elektrische Kabel unterschiedliche Dicken haben.

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